期刊信息
曾用名:中国生理学杂志
主办:中国生理学会;中国科学院上海生命科学研究院
主管:中国科学院
ISSN:0371-0874
CN:31-1352/Q
语言:中文
周期:双月
影响因子:0.463415
数据库收录:
北大核心期刊(1992版);北大核心期刊(1996版);北大核心期刊(2000版);北大核心期刊(2004版);北大核心期刊(2008版);北大核心期刊(2011版);北大核心期刊(2014版);北大核心期刊(2017版);化学文摘(网络版);中国科学引文数据库(2011-2012);中国科学引文数据库(2013-2014);中国科学引文数据库(2015-2016);中国科学引文数据库(2017-2018);中国科学引文数据库(2019-2020);医学文摘;哥白尼索引;日本科学技术振兴机构数据库;生物医学检索系统;文摘与引文数据库;中国科技核心期刊;期刊分类:基础医学;生物学
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研究论文
镉对薄皮甜瓜幼苗生长和生理生化特性的影响(3)
【作者】网站采编
【关键词】
【摘要】3.2 不同浓度Cd对甜瓜叶片生理生化的影响 一般认为植物体内通过SOD、POD和CAT等抗氧化保护酶系统和丙二醛、总酚、类黄酮、类胡萝卜素、抗坏血酸和谷胱
3.2 不同浓度Cd对甜瓜叶片生理生化的影响
一般认为植物体内通过SOD、POD和CAT等抗氧化保护酶系统和丙二醛、总酚、类黄酮、类胡萝卜素、抗坏血酸和谷胱甘肽等抗氧化物质控制活性氧平衡。CAT是一种含Fe的蛋白酶,主要是降解SOD的歧化产物H2O2,降低H2O2过量积累对植物组织和细胞的伤害[15]。SOD可以歧化细胞内的自由基,POD清除细胞产生的H2O2,3种保护酶协同作用,共同维持植物组织或细胞内和H2O2的平衡,达到减少植物体内羟自由基(-OH)形成的作用。SOD活性的高低可以反映出植物组织在胁迫条件下的应激调节能力[16]。Cd胁迫可激发甜瓜幼苗启动抗氧化酶系统及渗透调节系统,减少不利环境对植物的伤害。本试验中Cd胁迫提高了甜瓜叶片中3种酶的活性,表明了保护能力的启动和增强,是甜瓜应激产生的保护作用以降低膜质过氧化程度,清除氧自由基,抵御损伤,对甜瓜抗Cd引起的氧化胁迫有重要作用,其中在30 mg/L CdCl2胁迫中,X-T-G和IVF-28的CAT活性最高,而POD活性在60 mg/L时达到峰值,X-T-G和IVF-28叶片中的SOD活性随着CdCl2浓度的增加而逐渐增强,CAT、POD和SOD活性的变化与前人在玉米[17]、紫苏[18]上的研究结果一致。但是随着胁迫浓度的增强,对X-T-G和IVF-28甜瓜叶片的损伤加重,100 mg/L胁迫时达到或超出了X-T-G和IVF-28甜瓜的耐受性,其自身的防御措施也就相应地减弱,X-T-G和IVF-28叶片中CAT和POD活性也显著降低了,这与Mobin等[19]在芥菜的研究结果一致。
H2O2和MDA的含量可以直观反映出植物细胞在逆境胁迫的损伤程度,以及细胞内因活性氧的积累而引发膜脂过氧化作用和逆境胁迫对植物体内活性氧产生和清除系统受到破坏。郑世英等[20]研究表明,随着Pb2+、Cd2+胁迫浓度的逐渐升高,棉花幼苗植株中的MDA含量呈增加的趋势。谢惠玲等[18]通过对不同浓度Cd胁迫下紫苏酶活性的研究发现,随Cd浓度的升高,其叶片的SOD活性和MDA 含量显著升高,破坏了体内保护酶系统的平衡,从而抑制紫苏的生长。曹红梅等[21]通过对Cd胁迫下香根草和风车草生理生化响应和耐受能力的研究,结果发现风车草MDA含量和细胞膜透性均大于香根草,香根草PRO含量大于风车草,得到香根草耐受Cd害的能力较强的结论。温瑀等[22]研究了几种绿化植物对土壤Pb、Cd胁迫的生理响应,研究结果发现绿化植物叶片中MDA的含量随Pb、Cd胁迫浓度的增加而增加。张凤琴等[23]的研究表明,植物体内脂质过氧化产物 MDA的含量与重金属的胁迫浓度高低密切相关。张廷婷等[24]通过对Cd胁迫下花生生理响应的研究发现,Cd胁迫增加了花生体内MDA含量,与高夕彤等[25]在番茄的研究结果一致。王欣欣等[26]研究结果表明,小桐子幼苗叶片中MDA含量随Cd2+浓度的增加而逐渐升高,孙亚莉等[27]在水稻上也得到了同样的结果。这充分表明植物在重金属金属胁迫下,组织和细胞内MDA含量会增加,表明植物的膜脂过氧化程度加剧,植物细胞膜系统受到损伤,从而导致了细胞内含物被动的发生外渗现象,扰乱了植物细胞正常的代谢活动,加剧了重金属对植物的毒害作用。本试验中X-T-G和IVF-28在Cd胁迫的MDA含量与以上学者的研究结果一致。CdCl2处理下X-T-G和IVF-28叶片中产生速率加快,导致X-T-G和IVF-28叶片SOD活性增强,H2O2增加。然而由于CAT活性降低,H2O2不能及时有效清除,因此,X-T-G和IVF-28叶片中H2O2含量升高。
PRO可以调节植物细胞膜和细胞的膨压,保护细胞内的水分,防止水分的过度散失,为细胞内的各种代谢活动的正常进行提供水分。PRO还对植物细胞具有冰冻保护和清除细胞内产生的活性氧的作用。在植物遭受到逆境胁迫时,细胞内的游离PRO可以利用CAT、POD和SOD等保护酶系统来维持细胞进行生理代谢所需的自由水和生理活性物质,从而起到对细胞的保护作用。唐雪东等[28]研究了Cd胁迫下杏树、李树和梨树体内Pro含量随Cd浓度的增加呈逐渐增加趋势,在200×10-6Cd胁迫时3种果树体内的Pro含量达到最大,随后略有下降。吴桂容[29]对Cd胁迫下桐花树幼苗叶中游离Pro含量进行了测定,研究结果发现,30 mg/kg以下的Cd胁迫中桐花树幼苗叶中游离Pro含量随Cd浓度的增大而增加,Cd浓度超过30 mg/kg之后桐花树幼苗叶中游离Pro含量下降,但仍高于对照。本研究中X-T-G和IVF-28在不同浓度Cd胁迫下叶片PRO的含量变化与上述研究结果基本一致。
大量的相关分子生物学的研究已经证明,Cd胁迫可以增加植物体内编码GSH合成酶基因的表达量。棉花幼苗在镉胁迫下根中GSH含量表现为先增后减,茎中则表现为先减后增,均为11-20品种GSH含量高于单16[30]。但有学者的研究结果表明,在重金属胁迫下,有些植物诱导消耗了大量的GSH合成大量植物螯合素(PCs),因此,GSH在某些植物体内会出现暂时的下降。谷胱甘肽还原系统是植物体内抵御重金属胁迫有效防止体内发生过氧化的重要组成部分之一。GSH基因在不同植物中表达的强弱也不尽相同,一般情况是Cd敏感植物中GSH含量比耐Cd植物中低[31]。本试验中,Cd胁迫处理的X-T-G和IVF-28叶片中的GSH含量显著高于对照,随着CdCl2浓度的增加,GSH含量先增加后降低,X-T-G各处理的GSH含量均高于IVF-28,两者GSH的含量在60 mg/L CdCl2处理时达到峰值,随后降低。通过对测定指标的分析,甜瓜幼苗能够抵抗低浓度Cd胁迫造成的损害,高浓度的Cd胁迫超过了甜瓜幼苗的抗性范围,造成幼苗损害程度加大,不同品种的甜瓜幼苗对Cd毒性的响应存在差异。
文章来源:《生理学报》 网址: http://www.slxbzzs.cn/qikandaodu/2020/1209/514.html